WO2007023785A1

WO2007023785A1 - センサ付車輪用軸受

Info

Publication number: WO2007023785A1
Application number: PCT/JP2006/316363
Authority: WO
Inventors: Takayoshi Ozaki; Tomomi Ishikawa; Kentarou Nishikawa
Original assignee: Ntn Corporation
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2007-03-01
Also published as: EP1939598A1; US7878713B2; US20090129712A1

Abstract

　車両にコンパクトに荷重検出用のセンサを設置できて、車輪にかかる荷重を感度良く検出できる車両用軸受を提供するために、外方部材１および内方部材２のうちの固定側部材の周面または端面に、リング部材２２を取付ける。このリング部材２２は、中間部に固定側部材に接触しない第１の非接触リング部分２２ｂ（２２ｆ，２２ｉ）を有し、一側方に固定側部材に接触する第１の接触リング部分２２ａ（２２ｇ）を有し、他側方に次の（Ａ）または（Ｂ）を有する。（Ａ）第１の非接触リング部分２２ｂよりも肉厚が厚い第２の非接触リング部分２２ｃ（２２ｄ）；（Ｂ）固定側部材に接触する第２の接触リング部分２２ｅ（２２ｈ）；（Ａ）の場合は、第１の非接触リング部分２２ｂにリング部材２２の歪みを測定するセンサ２３を設け、（Ｂ）の場合は、肉厚が最も薄く設定された第１の非接触リング部分２２ｆまたは第１の接触リング部分２２ｇにセンサ２３を設ける。

Description

明細書

センサ付車輪用軸受

技術分野

[0001] この発明は、車輪の軸受部に力かる荷重を検出する荷重センサを内蔵したセンサ付車輪用軸受に関する。

背景技術

[0002] 従来、自動車の安全走行のために、各車輪の回転速度を検出するセンサを車輪用軸受に設けたものがある。従来の一般的な自動車の走行安全性確保対策は、各部の車輪の回転速度を検出することで行われているが、車輪の回転速度だけでは十分でなぐその他のセンサ信号を用いてさらに安全面の制御が可能なことが求められている。

[0003] そこで、車両走行時に各車輪に作用する荷重から姿勢制御を図ることも考えられる。例えばコーナリングにおいては外側車輪に大きな荷重がかかり、また左右傾斜面走行では片側車輪に、ブレーキングにぉ、ては前輪にそれぞれ荷重が片寄るなど、各車輪に力かる荷重は均等ではない。また、積載荷重不均等の場合にも各車輪に力かる荷重は不均等になる。このため、車輪に力かる荷重を随時検出できれば、その検出結果に基づき、事前にサスペンション等を制御することで、車両走行時の姿勢制御（コーナリング時のローリング防止、ブレーキング時の前輪沈み込み防止、積載荷重不均等による沈み込み防止等）を行うことが可能となる。しかし、車輪に作用する荷重を検出するセンサの適切な設置場所がな Zぐ荷重検出による姿勢制御の実現が難しい。

[0004] また、今後ステアバイワイヤが導入されて、車軸とステアリングが機械的に結合しないシステムになってくると、車軸方向荷重を検出して運転手が握るハンドルに路面情報を伝達することが求められる。

[0005] このような要請に応えるものとして、車輪用軸受の外輪に歪ゲージを貼り付け、歪を検出するようにした車輪用軸受が提案されている（例えば特許文献 1)。

特許文献 1：特表 2003 - 530565号公報 [0006] 車輪用軸受の外輪は、転走面を有し、強度が求められる部品であって、塑性加工や、旋削加工、熱処理、研削加工などの複雑な工程を経て生産される軸受部品である。そのため特許文献 1のように外輪に歪ゲージを貼り付けるのでは、生産性が悪ぐ量産時のコストが高くなるという問題点がある。また、外輪の歪みを感度良く検出することが難しい。

そこで、リング部材を外輪の周面に取付け、このリング部材に歪みゲージを取付けて生産性の向上を図ることを試みた。しかし、外輪の歪みを感度良く検出するについては、まだ未解決であった。

発明の開示

[0007] この発明の目的は、車両にコンパクトに荷重検出用のセンサを設置できて、車輪にかかる荷重を感度良く検出でき、量産時のコストが安価となるセンサ付車輪用軸受を提供することである。

[0008] この発明のセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、両転走面間に介在した複列の転動体と、前記外方部材と内方部材間の端部を密封する密封手段とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、リング部材を、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の周面または端面に取付け、このリング部材は、中間部に固定側部材に接触しない第 1の非接触リング部分を有し、一側方に固定側部材に接触する第 1の接触リング部分を有し、他側方に次の (A)および (B)のいずれか一方を有する。（A)前記第 1の非接触リング部分よりも肉厚が厚い第 2の非接触リング部分；（B)固定側部材に接触する第 2の接触リング部分;前記（ A)の場合は、前記第 1の非接触リング部分にリング部材の歪みを測定するセンサを設け、前記 (B)の場合は、肉厚が最も薄く設定された第 1の非接触リング部分または第 1の接触リング部分にリング部材の歪みを測定するセンサを設ける。

[0009] 車両走行に伴い回転側部材に荷重が加わると、転動体を介して固定側部材が変形し、その変形はリング部材に歪みをもたらす。リング部材に設けられたセンサは、リング部材の歪みを検出する。歪みと荷重の関係を予め実験やシミュレーションで求めておけば、センサの出力から車輪に力かる荷重等を検出することができる。すなわち、前記センサの出力によって、車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力、または車輪用軸受の予圧量を推定することができる。また、この検出した荷重等を自動車の車両制御に使用することが出来る。

このセンサ付車輪用軸受は、固定側部材の周面に取付けられるリング部材にセンサを取付けるので、車両にコンパクトに荷重センサを設置できる。リング部材は、固定側部材に取付けられる簡易な部品であるため、これにセンサを取付けることで、量産性に優れたものとでき、コスト低下が図れる。

[0010] 前記第 1の非接触リング部分に設けられたリング部分の歪みを測定するセンサが、リング部材の軸方向の歪みを測定するセンサとしてもよい。上記 (A)を有する場合、第 2の非接触リング部分が第 1の非接触リング部分よりも肉厚の厚い厚肉部とされているから、剛性が高く変形しにくい。したがって、この厚肉部と第 1の接触リング部分との間で発生する歪みは、固定側部材の径方向歪みを転写しかつ拡大したものとなる。また、上記 (B)を有する場合、第 1の接触リング部分および第 2の接触リング部分が第 1の非接触リング部分よりも肉厚が厚く剛性が高くて変形し難いが、第 1の非接触リング部分は剛性が低くて変形しやすい。したがって、第 1の非接触リング部分には軸方向の歪みが発生するが、この歪みは固定側部材の軸方向歪みを転写しかつ拡大したものとなる。そのため、第 1の非接触リング部分に設けられたセンサにより、固定側部材の変形を感度良く検出でき、検出精度を高めることができる。

[0011] 前記第 2の非接触リング部分は前記第 1の接触リング部分と反対の径方向に突出するフランジ部力なるものとしてもよい。第 1および第 2の非接触リング部分のうち、第 1 の接触リング部分力も遠い第 2の非接触リング部分がこのようにフランジ部カもなるから、このフランジ部の剛性が高く変形しにくい。したがって、このフランジ部と第 1の接触リング部分との間で発生する歪みは、固定側部材の径方向歪みを転写しかつ拡大したものとなる。

そのため、固定側部材の歪みを感度良く検出することができ、検出精度を高めることがでさる。

[0012] 前記第 1の接触リング部分に設けられたリング部分の歪みを測定するセンサが、曲げ歪みを測定するセンサとしてもよい。肉厚を薄くした第 1の接触リング部分は固定側部材の変形に従って変形するが、第 2の接触リング部分および第 1の非接触リング部分は剛性が高くて変形し難い。したがって、肉厚を薄くした第 1の接触リング部分に曲げ歪みが発生するが、この歪みは固定側部材の周面の軸方向歪みを転写し拡大したものとなる。そのため、肉厚を薄くした第 1の接触リング部分に設けられたセンサにより、固定側部材の変形を感度良く検出でき、検出精度を高めることができる。

[0013] 前記リング部材は、固定側部材への圧入時に塑性変形しな、ものであることが好ましい。特に、車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力の予想される最大値においても、前記リング部材は塑性変形せず、または前記固定側部材との間にすき間ができな、ものであることが好まし!/、。

リング部材が圧入時等に塑性変形せず、また車輪用軸受に作用する外力等の予想される各作用力の最大値においても塑性変形せず、固定側部材との間にすき間ができないものであると、固定側部材の変形がリング部材に正確に伝わり、固定側部材の歪みを精度良く検出することができる。

[0014] 前記リング部材はプレスカ卩ェ品とすることができる。プレスカ卩ェ品とすることにより、低コストィ匕を図ることができる。

[0015] この発明において、前記リング部材に前記密封手段を設けるのが好ましい。このように、リング部材に密封手段を設けているから、密封手段の芯金をリング部材が兼ね、そのためセンサ付車輪用軸受を軸方向にコンパクトにでき、かつ安価にシール機能を持たせることができて、より一層の低コストィ匕が図れる。

[0016] 前記第 2の非接触リング部分が前記第 1の接触リング部分と反対の径方向に突出するフランジ部力なる場合にぉ、て、前記リング部材が前記固定側部材の端面に取り付けられており、前記歪みを測定するセンサが、前記リング部材の軸方向の歪みを測定する歪みセンサであってもよ、。

[0017] この発明において、前記リング部材は前記固定側部材の端面に取り付けられており、前記歪みを測定するセンサが、前記 (A)の場合における前記第 1の非接触リング部分に取り付けられ、このセンサが前記リング部材の軸方向の歪みを測定する歪みセンサであってもよい。

[0018] この発明において、前記リング部材は前記固定側部材の端面に取り付けられており、前記歪みを測定するセンサが、前記 (B)の場合における前記第 1の非接触リング部分に取り付けられ、このセンサが前記リング部材の曲げ歪みを測定する歪みセンサであってもよい。

[0019] この発明において、前記リング部材は前記固定側部材の端面に取り付けられており、前記歪みを測定するセンサが、前記 (B)の場合における前記第 1の接触リング部分に取り付けられ、このセンサが前記リング部材の軸方向の歪みを測定する歪みセンサであってもよい。

[0020] 上記のように、前記リング部材を前記固定側部材の周面と端面のうちの端面に取り付けた場合、固定側部材の端面は、固定側部材の他の部分よりも薄肉で剛性が低いため、変形が大きく現れる。このため、固定部材の変形がリング部材またはセンサ取付部材に伝えられ、それを歪みセンサで測定することにより、固定側部材の歪みを感度良く検出することができる。

また、固定側部材の端面の周囲には他の部品が少なぐ比較的広いスペースがある。このため、リング部材またはセンサ取付部材の設計自由度が高ぐこれらの部材を固定側部材の歪みを感度良く検出するのに適した形状にすることができる。し力も、その取付けが容易である。

さらに、各取付け部分に、軸方向の歪みまたは曲げ歪みを測定する歪みセンサを設けることにより、固定側部材の径方向歪みを感度良くすることが検出できる。

[0021] この発明において、前記センサは、前記リング部材の表面に絶縁膜を施し、この絶縁膜上に、前記リング部材の歪みを測定する抵抗体を表面処理により形成したものであってもよい。

[0022] この発明にお、て、前記歪みを測定するセンサが、前記 (A)の場合における前記第 1の非接触リング部分の表面に絶縁膜を施し、この絶縁膜上に、前記リング部材の歪みを測定する抵抗体を表面処理により形成したものであり、このセンサが前記リング部材の軸方向の歪みを測定する歪みセンサであってもよい。

[0023] 前記第 2の非接触リング部分が前記第 1の接触リング部分と反対の径方向に突出するフランジ部カもなる場合において、前記歪みを測定するセンサが、前記第 1の非接触リング部分の表面に絶縁膜を施し、この絶縁膜上に、前記リング部材の歪みを測定する抵抗体を表面処理により形成したものであり、このセンサが前記リング部材の軸方向の歪みを測定する歪みセンサであってもよい。

[0024] この発明にお、て、前記歪みを測定するセンサが、前記 (B)の場合における前記第 1の非接触リング部分の表面に絶縁膜を施し、この絶縁膜上に、前記リング部材の歪みを測定する抵抗体を表面処理により形成したものであり、このセンサが前記リング部材の軸方向の歪みを測定する歪みセンサであってもよい。

[0025] この発明にお、て、前記歪みを測定するセンサが、前記 (B)の場合における前記第 1の接触リング部分の表面に絶縁膜を施し、この絶縁膜上に、前記リング部材の歪みを測定する抵抗体を表面処理により形成したものであり、このセンサが前記リング部材の曲げ歪みを測定する歪みセンサであってもよ!/、。

[0026] 上記のように、固定側部材に取付けられるセンサ取付部材に歪み検出用の抵抗体を取付けた場合には、車両にコンパクトに荷重センサを設置できる。センサ取付部材は固定側部材に取付けられる簡易な部品であるため、これに抵抗体を取付けることで、量産性に優れたものとでき、コスト低下が図れる。

[0027] また、上記のように、歪み検出手段として完成品の歪みセンサを用いずに、センサ取付部材の表面に施こされた絶縁膜上に歪み検出用の抵抗体を設け、これを歪み検出手段とした場合には、センサユニットを安価に製作することができる。抵抗体の表面およびその周囲を被膜で被覆すれば、抵抗体がセンサ取付部材に堅固に固定されるので、抵抗体が脱落したり位置がずれたりすることがなぐ検出機能維持の信頼'性が高い。

図面の簡単な説明

[0028] この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施例の説明から、より明瞭に理解されるであろう。し力しながら、実施例および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一部分を示す。

[図 1]この発明の第 1の実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図とその検出系の概念構成のブロック図とを組み合わせて示す説明図である。圆 2]同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す部分断面正面図である。

[図 3] (a)は同センサユニットの縦断面図であり、 (b)はその要部の拡大図である。圆 4]この発明の第 2の実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。圆 5]同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す部分断面正面図である。

[図 6] (a)は同センサユニットの縦断面図であり、 (b)はその要部の拡大図である。圆 7]この発明の第 3の実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図とその検出系の概念構成のブロック図とを組み合わせて示す説明図である。

圆 8]同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す部分断面正面図である。

[図 9] (a)は同センサユニットの縦断面図であり、 (b)はその要部の拡大図である。圆 10]この発明の第 4の実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。圆 11]同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す部分断面正面図である。

[図 12] (a)は同センサユニットの縦断面図であり、 (b)はその要部の拡大図である。圆 13]この発明の応用例に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図とその検出系の概念構成のブロック図とを組み合わせて示す説明図である。

圆 14]同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す部分断面正面図である。

[図 15] (a)は同センサユニットの縦断面図であり、 (b)はその要部の拡大図である。圆 16]この発明の第 5の実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。圆 17]この発明の第 6の実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。圆 18]この発明の第 7の実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。圆 19]この発明の第 8の実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。圆 20]この発明の第 9の実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 21]同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとをインボード側から見た図である。 [図 22] (a)は同センサユニットの横断面図であり、 (b)はその要部の拡大図である。

[図 23]異なるセンサユニットの取付け方法を示すセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 24]さらに異なるセンサユニットの取付け方法を示すセンサ付車輪用軸受の断面図である。

圆 25]第 9の実施形態とはセンサユニットの取付け箇所が異なるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 26]異なるセンサユニットの取付け方法を示すセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 27]さらに異なるセンサユニットの取付け方法を示すセンサ付車輪用軸受の断面図である。

圆 28]この発明の第 10の実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 29]同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとをインボード側から見た図である。

[図 30] (a)は同センサユニットの横断面図であり、 (b)はその要部の拡大図である。圆 31]第 10の実施形態とはセンサユニットの取付け箇所が異なるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

圆 32]この発明の第 11の実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 33]同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとをインボード側から見た図である。

[図 34] (a)は同センサユニットの横断面図であり、 (b)はその要部の拡大図である。圆 35]第 11の実施形態とはセンサユニットの取付け箇所が異なるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

圆 36]この発明の第 12の実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 37]同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとをインボード側から見た図である。

[図 38] (a)は同センサユニットの横断面図であり、 (b)はその要部の拡大図である。圆 39]第 12の実施形態とはセンサユニットの取付け箇所が異なるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

圆 40]この発明の第 13の実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。圆 41]同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す部分断面正面図である。

[図 42] (a)は同センサユニットの要部の横断面図、（b)はその要部の拡大図である。

[図 43] (a)は同センサユニットの要部の正面図、（b)は底面図である。

[図 44] (a)は異なるセンサユニットの要部の正面図、（b)はその底面図である。

[図 45]図 40に示すセンサ付車輪用軸受とはセンサユニットの取付箇所が異なるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 46]図 40に示すセンサ付車輪用軸受とはセンサユニットの取付箇所がさらに異なるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

圆 47]この発明の第 14の実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。圆 48]同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す部分断面正面図である。

[図 49] (a)は同センサユニットの要部の横断面図、（b)はその要部の拡大図である。

[図 50]図 47に示すセンサ付車輪用軸受とはセンサユニットの取付箇所が異なるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 51]図 47に示すセンサ付車輪用軸受とはセンサユニットの取付箇所がさらに異なるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

圆 52]この発明の第 15の実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。圆 53]同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す部分断面正面図である。

[図 54] (a)は同センサユニットの要部の横断面図、（b)はその要部の拡大図である。

[図 55]図 52に示すセンサ付車輪用軸受とはセンサユニットの取付箇所が異なるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 56]図 52に示すセンサ付車輪用軸受とはセンサユニットの取付箇所がさらに異なるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

圆 57]この発明の第 16の実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。圆 58]同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す部分断面正面図である。

[図 59] (a)は同センサユニットの要部の横断面図、（b)はその要部の拡大図である。

[図 60]図 57に示すセンサ付車輪用軸受とはセンサユニットの取付箇所が異なるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 61]図 57に示すセンサ付車輪用軸受とはセンサユニットの取付箇所がさらに異なるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 62]この発明の応用例の態様 2にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 63]同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとをインボード側から見た図である。

[図 64]同センサユニットの横断面図である。

[図 65]応用例の態様 2とはセンサユニットの取付け箇所が異なるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 66]この発明の応用例の態様 3にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 67]同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとをインボード側から見た図である。

[図 68] (a)は同センサユニットの正面図であり、 (b)はその底面図である。

[図 69]応用例の態様 3とはセンサユニットの取付け箇所が異なるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 70]この発明の応用例の態様 4に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 71]同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す正面図である。

[図 72]図 70に示すセンサ付車輪用軸受とはセンサユニットの取付箇所が異なるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 73]図 70に示すセンサ付車輪用軸受とはセンサユニットの取付箇所がさらに異なるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 74]この発明の応用例の態様 5にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 75]同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す正面図である。

[図 76] (a)は同センサユニットの正面図、（b)はその底面図である。 [図 77]図 74に示すセンサ付車輪用軸受とはセンサユニットの取付箇所が異なるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 78]図 74に示すセンサ付車輪用軸受とはセンサユニットの取付箇所がさらに異なるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0029] この発明の第 1の実施形態を図 1ないし図 3と共に説明する。この実施形態は、第 3 世代型の内輪回転タイプで、駆動輪支持用の車輪用軸受に適用したものである。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。

このセンサ付車輪用軸受は、内周に複列の転走面 3を形成した外方部材 1と、これら各転走面 3に対向する転走面 4を形成した内方部材 2と、これら外方部材 1および内方部材 2の転走面 3, 4間に介在した複列の転動体 5とで構成される。この車輪用軸受は、複列のアンギユラ型玉軸受とされていて、転動体 5はボールからなり、各列毎に保持器 6で保持されている。上記転走面 3, 4は断面円弧状であり、各転走面 3, 4は接触角が外向きとなるように形成されて!、る。外方部材 1と内方部材 2との間の軸受空間の両端は、密封手段 7, 8によりそれぞれ密封されている。

[0030] 外方部材 1は固定側部材となるものであって、車体の懸架装置（図示せず）におけるナックルに取付けるフランジ laを外周に有し、全体が一体の部品とされている。フランジ laには、周方向の複数箇所に車体取付孔 14が設けられている。

内方部材 2は回転側部材となるものであって、車輪取付用のハブフランジ 9aを有するハブ輪 9と、このハブ輪 9の軸部 9bのインボード側端の外周に嵌合した内輪 10とでなる。これらハブ輪 9および内輪 10に、前記各列の転走面 4が形成されている。ハブ輪 9のインボード側端の外周には段差を持って小径となる内輪嵌合面 12が設けられ、この内輪嵌合面 12に内輪 10が嵌合している。ハブ輪 9の中心には貫通孔 11が設けられている。ハブフランジ 9aには、周方向複数箇所にハブボルト（図示せず）の圧入孔 15が設けられている。ハブ輪 9のハブフランジ 9aの根元部付近には、ホイールおよび制動部品（図示せず)を案内する円筒状のパイロット部 13がアウトボード側に突出している。 [0031] 外方部材 1のアウトボード側端の内周に、センサユニット 21が設けられている。センサユニット 21の軸方向位置は、密封手段 7と転走面 3との間とされる。このセンサュ- ット 21は、リング部材 22と、このリング部材 22に貼り付けられてリング部材 22の歪みを測定する複数の歪センサ 23とでなる。歪センサ 23は、リング部材 22の円周方向の複数箇所に等配され、この例では、車輪用軸受の上下と左右に対応する 4箇所に設けられている。

センサユニット 21は、外方部材 1の内周にリング部材 22が圧入固定される力リング部材 22は、この際の圧入により塑性変形を起こさない形状や材質とする。リング部材 22の材質としては、鋼材の他、銅、黄銅、アルミニウム等の金属材料を用いることができ、リング部材 22は、これら金属材料の板材をプレスカ卩ェして得られ、またはこれら金属材料を削り出し加工して得られる。

[0032] リング部材 22の横断面形状は、図 3に示すように、外方部材 1の内周面に対してそれぞれ接触、非接触となる接触リング部分 (第 1の接触リング部分) 22aおよびリング部材 22の軸方向に延びる非接触リング部分 (第 1の非接触リング部分） 22bを有し、さらに、第 1の非接触リング部分 22bに隣接して、接触リング部分 22aから遠い側に第 1の非接触リング部分 22bおよび第 1の接触リング部分 22aよりも肉厚の厚い厚肉部（第 2の非接触リング部分) 22cを有する形状とする。

前記接触リング部分 22aと厚肉部 22cとの間の非接触リング部分 22bの外周面 (接触リング部分 22aと厚肉部 22cとの間の凹溝形状部の底部）に、すなわち第 1の非接触リング部分 22bに、このリング部材 22の軸方向の歪を測定する歪センサ 23が貼り付けられている。

[0033] 図 1において、センサユニット 21の出力を処理する手段として、外力計算手段 31、路面作用力計算手段 32、軸受予圧量計算手段 33、および異常判定手段 34が設けられている。これら各手段 31〜34は、この車輪用軸受の外方部材 1等に取付けられた回路基板等の電子回路装置（図示せず）に設けられたものであっても、また自動車の電気制御ユニット（ECU)に設けられたものであっても良い。

[0034] なお、インボード側のシール手段 8は、外方部材 1の内周面に取付けられた芯金付きのゴム等の弾性体力もなるシール 8aと、内輪 10の外周面に取付けられて前記シール 8aが接触するスリンガ 8bとでなり、スリンガ 8bに、円周方向に交互に磁極を有する多極磁石カゝらなる回転検出用の磁気エンコーダ 16が設けられている。磁気ェンコ一ダ 16に対向して、外方部材 1に磁気センサ（図示せず）が取付けられる。

[0035] 上記構成のセンサ付車輪用軸受の作用を説明する。ハブ輪 9に荷重が印加されると、転動体 5を介して外方部材 1が変形し、その変形は外方部材 1の内周に取付けられたリング部材 22に伝わり、リング部材 22が変形する。このリング部材 22の歪みを、歪センサ 23により測定する。この場合、リング部材 22の接触リング部分 22aから遠い第 2の非接触 22cが他の部位よりも肉厚の厚い厚肉部 22cとされているから、この部分は剛性が高く変形しにくい。したがって、この厚肉部 22cと接触リング部分 22aとの間で発生する歪みは、外方部材 1の径方向歪みを転写しかつ拡大したものとなる。これによって、歪みセンサ 23によって外方部材 1の変形を感度良く検出でき、歪み測定精度が高くなる。

[0036] 荷重の方向や大きさによって歪みの変化が異なるため、予め歪みと荷重の関係を実験やシミュレーションにて求めておけば、車輪用軸受に作用する外力、またはタイャと路面間の作用力を算出することができる。外力計算手段 31および路面作用力計算手段 32は、それぞれ、このように実験やシミュレーションにより予め求めて設定しておいた歪みと荷重の関係から、歪センサ 23の出力により、車輪用軸受に作用する外力およびタイヤと路面間の作用力をそれぞれ算出する。

[0037] 異常判定手段 34は、このように算出した車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力が、設定された許容値を超えたと判断される場合に、外部に異常信号を出力する。この異常信号を、自動車の車両制御に使用することが出来る。また、外力計算手段 31および路面作用力計算手段 32により、リアルタイムで車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力を出力すると、よりきめ細や力な車両制御が可能となる。

[0038] この車輪用軸受は、内輪 10によって予圧が付加される力その予圧によってもリング部材 22は変形する。このため、予め歪みと予圧の関係を実験やシミュレーションにて求めておけば、車輪用軸受の予圧の状態を知ることが出来る。軸受予圧量計算手段 33は、上記のように実験やシミュレーションにより予め求めて設定しておいた歪みと予圧の関係から、歪センサ 23の出力により、軸受予圧量を出力する。また、軸受予圧量計算手段 33から出力される予圧量を用いることで、車輪用軸受の組立時における予圧の調整が容易になる。

[0039] リング部材 22は、車輪用軸受に予想される最大の荷重が印加された場合でも、塑性変形を起こさず、かつ外方部材 1の内周面との結合部に隙間が生じてはならない。塑性変形や外方部材 1の内周との結合部に隙間が生じると、外方部材 1の変形がリング部材 22に正確に伝わらず、歪みの測定に影響を及ぼすためである。

[0040] これと同様の理由で、リング部材 22と外方部材 1の内周面との結合部に隙間やすベりが生じてはならないため、リング部材 22と外方部材 1の内周面との結合部に接着剤を用いても良ぐまた図には示さないが、リング部材 22と外方部材 1の内周面との結合にボルトを用いても良、。

[0041] 図 4ないし図 6は第 2の実施形態を示し、センサユニット 21を構成するリング部材 22 の形状が上記第 1の実施形態と異なる。すなわち、この実施形態のリング部材 22の横断面形状は、外方部材 1の内周面に対してそれぞれ接触、非接触となる接触リング部分 (第 1の接触リング部分） 22aおよびリング部材 22の軸方向に延びる非接触リング部分 (第 1の非接触リング部分) 22bを有する点は上記と同様であるが、さらに、第 1の非接触リング部分 22bに隣接して、接触リング部分 22aから遠い側に内向きのフランジ部 (第 2の非接触リング部分) 22dを設けている点で異なる。この場合、接触リング部分 22aとフランジ部 22dとの間の非接触リング部分 22bの外周面 (接触リング部分 22aとフランジ部 22dとの間の円筒部外周面）に、すなわち第 1の非接触リング部分 22bに、このリング部材 22の軸方向の歪を測定する歪センサ 23が貼り付けられている。

[0042] この実施形態の場合、上記同様に、ハブ輪 9に荷重が印加されると、転動体 5を介して外方部材 1が変形し、その変形は外方部材 1の内周に取付けられたリング部材 2 2に伝わり、リング部材 22が変形する。この実施形態のセンサユニット 21においては、非接触リング部分 22bのうち、接触リング部分 22aから遠い部位には内向フランジ部 22dが設けられているから、このフランジ部 22dの剛性が高く変形しにくい。したがつて、このフランジ部 22dと接触リング部分 22aとの間で発生する歪みは、外方部材 1 の径方向歪みを転写しかつ拡大したものとなり、上記同様高精度の歪測定が期待される。

なお、図 4には示さないが、歪センサ 23に上記同様の外力計算手段 31、路面作用力計算手段 32、軸受予圧量計算手段 33、および異常判定手段 34を設け、これら各手段 31〜34をセンサユニット 21の出力を処理する手段とすることが可能である。その他の構成は上記と同様であるので、共通部分に同一の符号を付してその説明を省略する。

[0043] 次に、この発明の第 3の実施形態を図 7ないし図 9と共に説明する。この実施形態において、第 1または第 2実施形態と共通する点は説明を省略する。

[0044] 図 7および図 9に示すように、リング部材 22の横断面形状は、外方部材 1の内周面に対してそれぞれ接触、非接触となる接触リング部分 22a, 22e (第 1の接触リング部分 22aおよび第 2の接触リング部分 22e)および非接触リング部分 (第 1の非接触リング部分) 22fを有する溝形の形状とされていて、非接触リング部分 22fはその溝形形状の底壁部分、接触リング部分 22a, 22eは上記溝形形状の両側の側壁部分を構成する。両側の接触リング部分 22a, 22eは、非接触リング部分 22はり肉厚が厚くされている。ここで言う肉厚は、非接触リング部分 22fについては半径方向の厚さ、接触リング部分 22a, 22eにつ!/、ては軸方向の厚さのことである。

非接触リング部分 22fにおける外周面、つまりリング部材 22の内底面に、このリング部材 22の軸方向の歪を測定する歪センサ 23が貼り付けられている。

[0045] 上記構成のセンサ付車輪用軸受の作用を説明する。上記第 1および第 2の実施形態と同様に、ハブ輪 9に荷重が印加されると、転動体 5を介して外方部材 1が変形し、その変形は外方部材 1の内周に取付けられたリング部材 22に伝わり、リング部材 22 が変形する。このリング部材 22の歪みを、歪センサ 23により測定する。この場合、非接触リング部分 22fは、外方部材 1の主に軸方向の変形に従って変形する。一方、接触リング部分 22a、 22eは非接触リング部分 22cより肉厚が厚くされているから、この部分は剛性が高く変形しにくい。従って、非接触リング部分 22cには軸方向の歪みが発生するが、この歪みは外方部材 1の内周の軸方向歪みを転写し且つ拡大したものとなり、これによつて、センサ 23による歪みの測定精度が高くなる。 [0046] 図 10ないし図 12は第 4の実施形態を示し、センサユニット 21を構成するリング部材 22の形状およびセンサ 23の取付け位置が上記第 3の実施形態と異なる。この実施形態のリング部材 22の横断面形状は、外方部材 1の内周面に対してそれぞれ接触、非接触となる接触リング部分 22g, 22h (第 1の接触リング部分 22gおよび第 2の接触リング部分 22h)および非接触リング部分 (第 1の非接触リング部分) 22iを有し、溝形とされている点では、上記実施形態と同様である。しかし、この実施形態のリング部材 22は、両側の接触リング部分 22g, 22hのうち、一方の接触リング部分 22gの肉厚を他方の接触リング部分 22hより厚くすると共に、非接触リング部分 22iの肉厚をこれらよりも更に厚くしている。

上記の肉厚の薄い方の接触リング部分 22hの内面に、つまり接触リング部分 22gに対向する側の面に、このリング部材 22の曲げ方向の歪みを測定する歪センサ 23が貼り付けられている。

[0047] この実施形態によると、上記第 1ないし第 3の実施形態と同様に、ハブ輪 9に荷重が印加されると、転動体 5を介して外方部材 1が変形し、その変形は外方部材 1の内周に取付けられたリング部材 22に伝わり、リング部材 22が変形する。この実施形態のセンサユニット 21においては、歪センサ 23が貼り付けられた接触リング部分 22hは、外方部材 1の主に軸方向の変形に従って変形するが、片方の接触リング部分 22gおよび非接触リング部分 22iはその肉厚を厚くしているから、剛性が高く変形しにくぐ薄い方の接触リング部分 22hに曲げ歪が発生する。この歪みは外方部材 1の内周の軸方向歪みを転写しかつ拡大したものとなる。これにより、上記第 3の実施形態と同様に、高精度の歪測定が期待される。

なお、図 10には図示を省略するが、歪センサ 23に図 7の例と同様な外力計算手段 31、路面作用力計算手段 32、軸受予圧量計算手段 33、および異常判定手段 34を設け、これら各手段 31〜34をセンサユニット 21の出力を処理する手段とすることが可能である。ただし、この実施形態と第 3の実施形態とでは、荷重の方向や大きさによる歪みの変化が異なるため、予め、この実施形態の場合の歪みと荷重の関係を実験やシミュレーションで求めておき、上記各計算手段 31〜33や判定手段 34の計算式や定数等を設定しておく。その他の構成は上記と同様であるので、共通部分に同一の符号を付してその説明を省略する。

[0048] なお、前記各実施形態では、リング部材 22を外方部材 1の内周に取付けた力リング部材 22は外方部材 1の外周に取付けても良、。

[0049] 次に、この発明の基本構成を前提としない応用例を図 13ないし図 15と共に説明する。この応用例において、第 1から第 4実施形態のいずれかと共通する点は説明を省略する。

[0050] 外方部材 1のアウトボード側端の内周には、アウトボード側の密封手段 7と一体とされた状態で、センサユニット 21が設けられている。

アウトボード側の密封手段 7は、ハブ輪 9の外周に摺接する複数のシールリップを備えたゴム等力もなる接触シールであって、リング部材 22に接着一体とされて、る。即ち、リング部材 22は、この接触シールの芯金を兼ねている。

[0051] リング部材 22の横断面形状は、略方形であって、その内周面にリング部材 22の軸方向の歪を測定する 4個の歪みセンサ 23が貼り付けられている。図 15 (a) (b)は、リング部材 22と歪みセンサ 23のみを示している力リング部材 22の側面にアウトボード側密封手段 7を構成する接触シールが接着一体とされている。

このリング部材 22にアウトボード側密封手段 7を構成する接触シールが接着一体とされていることは、後に示す実施形態においても同様である。

[0052] このセンサ付車輪用軸受は、リング部材 22に密封手段 7を設けているから、密封手段 7の芯金をリング部材 22が兼ねる。そのため、センサ付車輪用軸受を軸方向にコンパタトにでき、かつ安価にシール機能を持たせることができて、より一層の低コスト化が図れる。

[0053] 図 16は第 5の実施形態を示す。この第 5の実施形態では、上記応用例と同様に密封手段 7がリング部材 22に一体とされ、さらに、図 3に示した上記第 1実施形態と同様に、リング部材 22の横断面形状が、外方部材 1の内周面に対してそれぞれ接触、非接触となる接触リング部分 (第 1の接触リング部分） 22aおよびリング部材 22の 1の軸方向に延びる非接触リング部分 (第 1の非接触リング部分) 22bを有し、さらに、第 1の非接触リング部分 22bに隣接して、接触リング部分 22aから遠い側に第 1の非接触リング部分 22bよりも肉厚の厚い厚肉部 (第 2の非接触リング部分) 22cを有する形状とし、前記接触リング部分 22aと厚肉部 22cとの間の非接触リング部分 22bの外周面（接触リング部分 22aと厚肉部 22cとの間の凹溝形状部の底部）に、このリング部材 22 の軸方向の歪を測定する歪みセンサ 23が貼り付けられている。

[0054] なお、図 16には示さないが、歪みセンサ 23に上記同様の外力計算手段 31、路面作用力計算手段 32、軸受予圧量計算手段 33、および異常判定手段 34を設け、これら各手段 31〜34をセンサユニット 21の出力を処理する手段とすることが可能である。その他の構成は上記第 1の実施形態および上記応用例と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、その説明を省略する。

[0055] 図 17は第 6の実施形態を示す。この第 6実施形態では、上記応用例と同様に密封手段 7がリング部材 22に一体とされ、さらに、図 6に示した上記第 2実施形態と同様に、リング部材 22の横断面形状は、外方部材 1の内周面に対してそれぞれ接触、非接触となる接触リング部分 (第 1の接触リング部分） 22aおよびリング部材 22の軸方向に延びる非接触リング部分 (第 1の非接触リング部分) 22bを有する点は第 2の実施形態と同様であるが、さらに、第 1の非接触リング部分 22bに隣接して、接触リング部分 22aから遠い側に内向きのフランジ部（第 2の非接触リング部分） 22dを設けおり、歪みセンサ 23は、接触リング部分 22aとフランジ部 22dとの間の非接触リング部分 22b の外周面 (接触リング部分 22aとフランジ部 22dとの間の円筒部外周面）に貼り付けられ、このリング部材 22の軸方向の歪を測定するものとされる。

[0056] その他の構成は上記第 2の実施形態および上記応用例と同様であるので、ここでも共通部分に同一の符号を付してその説明を省略する。

[0057] 図 18は第 7の実施形態を示す。この第 7実施形態では、上記応用例と同様に密封手段 7がリング部材 22に一体とされ、さらに、図 9に示した上記第 3実施形態と同様に、リング部材 22の横断面形状は、外方部材 1の内周面に対してそれぞれ接触，非接触となる接触リング部分 22a, 22eおよび非接触リング部分 22fを有し、接触リング部分 22a, 22eは非接触リング部分 22はり肉厚が厚くされ、また、両接触リング部分 22 a, 22e間の非接触リング部分 22fの外周面 (接触リング部分 22a, 22e間の凹溝形状部の底部）に、このリング部材 22の軸方向の歪を測定する歪みセンサ 23が貼り付けられている。 [0058] その他の構成は上記第 3の実施形態および上記応用例と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、ここでもその説明を省略する。

[0059] 図 19は第 8の実施形態を示す。この第 8実施形態では、上記応用例と同様に密封手段 7がリング部材 22に一体とされ、さらに、図 12に示した上記第 4実施形態と同様に、リング部材 22の横断面形状は、外方部材 1の内周面に対してそれぞれ接触、非接触となる接触リング部分 22g, 22hおよび非接触リング部分 22iを有し、接触リング部分 22g, 22hのうち、一方の接触リング部分 22gの肉厚を他方の接触リング部分 22 hより厚くすると共に、非接触リング部分 22iの肉厚をこれらより更に厚くし、また、歪みセンサ 23は、接触リング部分 22hの内面 (接触リング部分 22gに対向する側の面）に貼り付けられ、このリング部材 22の曲げ方向の歪みを測定する。

[0060] その他の構成は上記第 4の実施形態および上記応用例と同様であるので、共通部分に同一の符号を付してその説明を省略する。

[0061] なお、前記各実施形態では、外方部材 1が固定側部材である場合につき説明した力この発明は、内方部材が固定側部材であるセンサ付車輪用軸受にも適用することができ、その場合、前記リング部材は内方部材の外周または内周となる周面に取付けられる。

また、前記実施形態では、センサユニット 21をアウトボード側の密封手段 7と一体とした場合にっ、て説明した力インボード側の密封手段 8と一体とすることもできる。この場合、外方部材（固定側部材） 1に取付けられるシール 8aがリング部材 22に接着一体とされ、シール 8aの芯金をリング部材 22が兼ねることになる。

また、前記各実施形態では第 3世代型の車輪用軸受に適用した場合につき説明したが、この発明は、軸受部分とハブとが互いに独立した部品となる第 1または第 2世代型の車輪用軸受や、内方部材の一部が等速ジョイントの外輪で構成される第 4世代型の車輪用軸受にも適用することができる。また、このセンサ付車輪用軸受は、従動輪用の車輪用軸受にも適用でき、さらに各世代形式のテーパころタイプの車輪用軸受にも適用することができる。

[0062] この発明の第 9の実施形態を図 20ないし図 22と共に説明する。この実施形態は、第 3世代型の内輪回転タイプで、駆動輪支持用の車輪用軸受に適用したものである。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。

このセンサ付車輪用軸受は、内周に複列の転走面 3を形成した外方部材 1と、これら各転走面 3に対向する転走面 4を形成した内方部材 2と、これら外方部材 1および内方部材 2の転走面 3, 4間に介在した複列の転動体 5とで構成される。この車輪用軸受は、複列のアンギユラ玉軸受型とされていて、転動体 5はボールからなり、各列毎に保持器 6で保持されている。上記転走面 3, 4は断面円弧状であり、各転走面 3, 4は接触角が外向きとなるように形成されて!、る。外方部材 1と内方部材 2との間の軸受空間の両端は、密封手段 7, 8によりそれぞれ密封されている。

[0063] 外方部材 1のインボード側の端面に、センサユニット 21が設けられている。このセンサユニット 21は、リング部材 22と、このリング部材 22に貼り付けられてリング部材 22 の歪みを測定する複数の歪みセンサ 23とでなる。歪みセンサ 23は、リング部材 22の円周方向の複数箇所に等配され、この例では、車輪用軸受の上下と左右に対応する 4箇所に設けられている。

[0064] リング部材 22の横断面形状は、図 22に示すように、外方部材 1の端面に対してそれぞれ接触、非接触となる接触リング部分 (第 1の接触リング部分) 22aおよび非接触リング部分 22bを有し、非接触リング部分 22bのうち、接触リング部分 22aから遠い部位に内向きのフランジ部 22dが設けられている。そして、接触リング部分 22aとフランジ部 22dとの間の非接触リング部分 22bの外周面 (接触リング部分 22aと厚肉部 22c との間の円筒部外周面）に、このリング部材 22の軸方向の歪みを測定する歪みセンサ 23が貼り付けられている。

[0065] センサユニット 21は、リング部材 22の接触リング部分 22aのアウトボード側面と外方部材 1のインボード側の端面とを接着剤で接着することにより、外方部材 1に固定される。センサユニット 21は、接着剤を用いて固定する他、次のように固定してもよい。図 23に示す車軸用軸受は、外方部材 1の端面に軸方向深さの円周溝 40を形成し、この円周溝 40に、接触リング部分 22aに一体に形成された円周凸部 41を嵌合させて、センサユニット 21を外方部材 1に固定している。図 24に示す車軸用軸受は、ボルト 42によって接触リング部分 22aを外方部材 1の端面に固着することにより、センサユニット 21を外方部材 1に固定している。これらの固定方法において、接着剤を併用してちよい。

[0066] また、図 25ないし図 27に示すように、センサユニット 21を外方部材 1のアウトボード側の端面に取付けてもよい。この場合も、センサユニット 21の固定方法として、接着剤を用いる方法（図 25)、円周溝 40と円周凸部 41を嵌合させる方法（図 26)、およびボルト 42を用いる方法（図 27)の、ずれかを採用することができる。

[0067] 上記構成のセンサ付車輪用軸受の作用を説明する。ハブ輪 9に荷重が印加されると、転動体 5を介して外方部材 1が変形し、その変形は外方部材 1の端面に取付けられたリング部材 22に伝わり、リング部材 22が変形する。このリング部材 22の歪みを、歪みセンサ 23により測定する。この実施形態のセンサユニット 21においては、非接触リング部分 22bのうち、接触リング部分 22aから遠い部位には内向フランジ部 22d が設けられているから、このフランジ部 22dの剛性が高く変形しにくい。したがって、このフランジ部 22dと接触リング部分 22aとの間で発生する歪みは、外方部材 1の径方向歪みを転写しかつ拡大したものとなる。これによつて、歪みセンサ 23によって外方部材 1の変形を感度良く検出でき、歪み測定精度が高くなる。

[0068] 図 28ないし図 30は第 10の実施形態を示す。この実施形態は、センサユニット 21を構成するリング部材 22の形状が第 9の実施形態と異なるが、他の構成は第 9の実施形態と同様であるので、共通部分に同一の符号を付してその説明を省略する。

この実施形態のリング部材 22の横断面形状は、図 30に示すように、外方部材 1の端面に対してそれぞれ接触、非接触となる接触リング部分 22aおよび非接触リング部分 22bを有する点は第 1の実施形態と同様であるが、非接触リング部分 22bのうち、接触リング部分 22aから遠い部位が他の部位よりも肉厚の厚い厚肉部 22cとされている点で異なる。この場合、前記接触リング部分 22aと厚肉部 22cとの間の非接触リング部分 22bの外周面 (接触リング部分 22aと厚肉部 22cとの間の凹溝形状部の底部）に、このリング部材 22の軸方向の歪を測定する歪みセンサ 23が貼り付けられている

[0069] この実施形態の場合も、上記同様、ハブ輪 9に荷重が印加されると、転動体 5を介して外方部材 1が変形し、その変形は外方部材 1の端面に取付けられたリング部材 2 2に伝わり、リング部材 22が変形する。このリング部材 22の歪みを、歪みセンサ 23により測定する。この実施形態のセンサユニット 21においては、リング部材 22の接触リング部分 22aから遠い部位の非接触リング部分 22bが他の部位よりも肉厚の厚い厚肉部 22cとされているから、この部分は剛性が高く変形しにくい。したがって、この厚肉部 22cと接触リング部分 22aとの間で発生する歪みは、外方部材 1の径方向歪みを転写しかつ拡大したものとなる。これによつて、歪みセンサ 23によって外方部材 1 の変形を感度良く検出でき、歪み測定精度が高くなる。

この実施形態においても、図 1に示す荷重検出系により、上記同様に歪みセンサ 2 3の出力を処理することができる。

また、図 31に示すように、上記形状のリング部材 22を有するセンサユニット 21を外方部材 1のアウトボード側の端面に取付けてもよい。

[0070] 図 32ないし図 34は第 11の実施形態を示す。この実施形態も、センサユニット 21を構成するリング部材 22の形状が第 9、第 10の実施形態と異なるが、他の構成は第 9 、第 10の実施形態と同様であるので、共通部分に同一の符号を付してその説明を省略する。

図 34に示すように、この実施形態のリング部材 22の横断面形状は、外方部材 1の内周面に対してそれぞれ接触、非接触となる接触リング部分 (第 1の接触リング部分） 22a, 22eおよび非接触リング部分 22fを有する溝形の形状とされていて、非接触リング部分 22fはその溝形形状の底壁部分、接触リング部分 22a, 22eは上記溝形形状の両側の側壁部分を構成する。両側の接触リング部分 22a, 22eは、非接触リング部分 22はり肉厚が厚くされている。ここで言う肉厚は、非接触リング部分 22fについては半径方向の厚さ、接触リング部分 22a, 22eについては軸方向の厚さのことである非接触リング部分 22fにおける外周面、つまりリング部材 22の内底面に、このリング部材 22の曲げ歪みを測定する歪みセンサ 23が貼り付けられている。

[0071] この実施形態の場合も、ハブ輪 9に荷重が印加されると、転動体 5を介して外方部材 1が変形し、その変形は外方部材 1の端面に取付けられたリング部材 22に伝わり、リング部材 22が変形する。このリング部材 22の歪みを、歪みセンサ 23により測定する。この場合、非接触リング部分 22bは、外方部材 1の主に軸方向の変形に従って変形する。一方、接触リング部分 22a、 22eは非接触リング部分 22はり肉厚が厚くされているから、この部分は剛性が高く変形しにくい。従って、非接触リング部分 22fには曲げ歪みが発生するが、この歪みは外方部材 1の端面の軸方向歪みを転写し且つ拡大したものとなり、これによつて、センサ 23による歪みの測定精度が高くなる。この実施形態においても、図 1に示す荷重検出系により、上記同様に歪みセンサ 2 3の出力を処理することができる。

また、図 35に示すように、上記形状のリング部材 22を有するセンサユニット 21を外方部材 1のアウトボード側の端面に取付けてもよい。

[0072] 図 36ないし図 38は第 12の実施形態を示す。この実施形態も、センサユニット 21を構成するリング部材 22を除いては、第 9ないし第 11の実施形態と同じ構成であり、共通部分に同一の符号を付してその説明を省略する。

この実施形態のリング部材 22の横断面形状は、図 38に示すように、外方部材 1の内周面に対してそれぞれ接触、非接触となる接触リング部分 22g, 22hおよび非接触リング部分 22iを有し、溝形とされている点では、第 11の実施形態と同様である。しかし、この実施形態のリング部材 22は、両側の接触リング部分 22g, 22hのうち、一方の接触リング部分 22hの肉厚を他方の接触リング部分 22gより厚くすると共に、非接触リング部分 22iの肉厚をこれらよりも更に厚くしている。

上記の肉厚の薄い方の接触リング部分 22gの内面に、つまり接触リング部分 22hに対向する側の面に、このリング部材 22の軸方向の歪みを測定する歪センサ 23が貼り付けられている。

[0073] この実施形態においても、ハブ輪 9に荷重が印加されると、転動体 5を介して外方部材 1が変形し、その変形は外方部材 1の端面に取付けられたリング部材 22に伝わり、リング部材 22が変形する。この実施形態のセンサユニット 21においては、歪みセンサ 23が貼り付けられた接触リング部分 22gは、外方部材 1の主に軸方向の変形に従って変形するが、片方の接触リング部分 22hおよび非接触リング部分 22iはその肉厚を厚くしているから、剛性が高く変形しにくぐ薄い方の接触リング部分 22gに軸方向の歪みが発生する。この歪みは外方部材 1の端面の径方向歪みを転写しかつ拡大したものとなる。これにより、第 3の実施形態と同様に、高精度の歪み測定が期待される。

また、図 39に示すように、上記形状のリング部材 22を有するセンサユニット 21を外方部材 1のアウトボード側の端面に取付けてもよい。

[0074] 第 9ないし第 12の実施形態では、外方部材 1の変形をリング部材 22の歪みセンサ 23取付け箇所に増幅して伝えるために、リング部材 22を複雑な横断面形状にしたが、図 62ないし図 64に示す、この発明の基本構成を前提としない応用例のように、単純な横断面形状のリング部材 22としてもよい。その場合も、外方部材 1の端面にセンサユニット 21を設ける。この応用例の場合、リング部材 22の横断面形状が長方形とされ、その内周面の複数箇所に歪みセンサ 23が貼り付けられている。この例では、車輪用軸受の上下と左右に対応する 4箇所に設けられて、る。

また、図 65に示すように、上記形状のリング部材 22を有するセンサユニット 21を外方部材 1のアウトボード側の端面に取付けてもよい。

[0075] 図 66ないし図 68は、この発明の基本構成を前提としない別の応用例を示す。この実施形態は、センサユニット 21の構成が第 1ないし第 5の実施形態と異なり、センサユニット 21は、外方部材 1の端面の円周方向の一部に取付けられるセンサ取付部材 24と、このセンサ取付部材 24に貼り付けられてセンサ取付部材 22の歪みを測定する歪みセンサ 23とでなる。それ以外は第 1ないし第 5の実施形態と同じ構成であり、共通部分に同一の符号を付してその説明を省略する。

図 68に示すように、前記センサ取付部材 24は、正面形状が、外方部材 1のインポード側の端面形状に合わせた円弧形の帯状で、その中央部に円弧の外周側に開口する切欠部 24cが形成されている。また、両端部には裏面側に張り出した接触固定部 24a, 24bが形成されている。そして、この切欠部 24cの背面に位置するセンサ取付部材 24の内周側の面に歪みセンサ 23が貼り付けられている。センサ取付部材 24 の断面形状は、例えば矩形状とされるが、この他に各種の形状とすることができる。

[0076] このセンサユニット 21は、センサ取付部材 24の接触固定部 24a, 24bによって外方部材 1の端面に固定される。センサ取付部材 22の接触固定部 24a, 24b以外の箇所では、外方部材 1の端面との間に隙間を生じている。接触固定部 24a, 24bのいずれか一方である第 1の接触固定部 24aは、外方部材 1に作用する荷重により外方部材 1 力 Sラジアル方向に最も大きく変形する端面箇所で外方部材 1に固定される。第 2の接触固定部 24bは、前記固定箇所よりもラジアル方向の変形が少ない箇所で固定される。

[0077] この応用例の場合、ハブ輪 9に荷重が印加されると、転動体 5を介して外方部材 1 が変形し、その変形は外方部材 1の端面に取付けられたセンサ取付部材 24に伝わり、センサ取付部材 24が変形する。このセンサ取付部材 24の歪みを、歪みセンサ 23 により測定する。この際、センサ取付部材 24は外方部材 1におけるセンサ取付部材 2 4の固定箇所のラジアル方向の変形に従って変形するが、外方部材 1には切欠部 24 cが設けられていて、この切欠部 24cの箇所で剛性が低下しているので、外方部材 1 の歪みよりも大きな歪みがセンサ取付部材 24の歪みセンサ取付箇所に現れる。このため、外方部材 1のわずかな歪みも歪みセンサ 23で正確に検出することができる。この実施形態においても、図 1に示す荷重検出系により、上記同様に歪みセンサ 2 3の出力を処理することができる。

また、図 69に示すように、上記形状のリング部材 22を有するセンサユニット 21を外方部材 1のアウトボード側の端面に取付けてもよい。

[0078] 図 40ないし図 42は第 13の実施形態を示す。この実施形態は、センサユニット 21を構成する、歪みセンサとして機能する歪み検出手段 23aの態様が第 1の実施形態と異なるが、他の構成は第 1の実施形態と同様であるので、共通部分に同一の符号を付してその説明を省略する。

この実施形態のリング部材 22の横断面形状は、図 42に示すように、外方部材 1の内周面に対してそれぞれ接触、非接触となる接触リング部分 22aおよび非接触リング部分 22bを有し、非接触リング部分 22bのうち、接触リング部分 22aから遠い部位が他の部位よりも肉厚の厚い厚肉部 22cとなる形状とする。

前記接触リング部分 22aと厚肉部 22cとの間の非接触リング部分 22bの外周面 (接触リング部分 22aと厚肉部 22cとの間の凹溝形状部の底部）の 4箇所に、このリング部材 22の軸方向の歪を測定する歪み検出手段 23aが設けられている。

[0079] 前記歪み検出手段 23aは、図 43に示すように、リング部材 22の表面に絶縁膜 24を施し、この絶縁膜上 24に歪み検出用の抵抗体 25を表面処理によって形成したものである。絶縁膜 24および抵抗体 25の表面とその周辺を覆うように、保護膜 26が形成される。これにより、抵抗体 25は、リング部材 22に堅固に固定され、かつセンサュ- ット 21が設けられている軸受空間から遮断される。

リング部材 22の表面に絶縁膜 24を施す代わりに、リング部材 22自体を絶縁性材料で形成してもよい。図 44はその 1例を示し、この例のリング部材 22は、芯材である鋼材 22aの表面に珪素被膜の絶縁層 22bが形成されている。このように、リング部材 22 自体を絶縁性材料とすれば、絶縁膜 24が不要となる。

[0080] この実施形態の場合も、上記同様、ハブ輪 9に荷重が印加されると、転動体 5を介して外方部材 1が変形し、その変形は外方部材 1の内周に取付けられたリング部材 2 2に伝わり、リング部材 22が変形する。このリング部材 22の歪みを、歪み検出手段 23 aの抵抗体 25により測定する。この実施形態のセンサユニット 21においては、リング部材 22の接触リング部分 22aから遠い部位の非接触リング部分 22bが他の部位よりも肉厚の厚い厚肉部 22cとされているから、この部分は剛性が高く変形しにくい。したがって、この厚肉部 22cと接触リング部分 22aとの間で発生する歪みは、外方部材 1 の径方向歪みを転写しかつ拡大したものとなる。これによつて、抵抗体 25によって外方部材 1の変形を感度良く検出でき、歪み測定精度が高くなる。

この実施形態においても、図 1に示すセンサ信号処理回路により、上記同様に抵抗体 25の出力を処理することができる。

[0081] このセンサ付車輪用軸受は、固定側部材に取付けられるセンサ取付部材に歪み検出用の抵抗体を取付けるので、車両にコンパクトに荷重センサを設置できる。センサ取付部材は固定側部材に取付けられる簡易な部品であるため、これに抵抗体を取付けることで、量産性に優れたものとでき、コスト低下が図れる。

[0082] また、このセンサ付車輪用軸受は、歪み検出手段として完成品の歪みセンサを用いずに、センサ取付部材の表面に施こされた絶縁膜上に歪み検出用の抵抗体を設け、これを歪み検出手段とするので、センサユニットを安価に製作することができる。抵抗体の表面およびその周囲を被膜で被覆すれば、抵抗体がセンサ取付部材に堅固に固定されるので、抵抗体が脱落したり位置がずれたりすることがなぐ検出機能維持の信頼性が高い。

[0083] 上記実施形態は、センサユニット 21が固定側部材である外方部材 1の内周面に設けられているが、センサユニットは外方部材 1の端面に設けてもよい。図 45はセンサユニット 21を外方部材 1のインボード側の端面に設けた例を示し、図 46はセンサュ- ット 21を外方部材 1のアウトボード側の端面に設けた例を示している。

[0084] 図 47ないし図 49は第 14の実施形態を示す。この実施形態も、センサユニット 21を構成するリング部材 22の形状が第 13の実施形態と異なるが、他の構成は第 13の実施形態と同様であるので、共通部分に同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態のリング部材 22の横断面形状は、図 49に示すように、外方部材 1の内周面に対してそれぞれ接触、非接触となる接触リング部分 22aおよび非接触リング部分 22bを有する点は第 13の実施形態と同様であるが、非接触リング部分 22bのうち、接触リング部分 22aから遠い部位に内向きのフランジ部 22dを設けている点で異なる。この場合、接触リング部分 22aとフランジ部 22dとの間の非接触リング部分 22 bの外周面 (接触リング部分 22aと厚肉部 22cとの間の円筒部外周面）に、このリング部材 22の軸方向の歪を測定する歪み検出手段 23aが設けられている。

[0085] この実施形態の場合も、ハブ輪 9に荷重が印加されると、転動体 5を介して外方部材 1が変形し、その変形は外方部材 1の内周に取付けられたリング部材 22に伝わり、リング部材 22が変形する。この実施形態のセンサユニット 21においては、非接触リング部分 22bのうち、接触リング部分 22aから遠い部位には内向フランジ部 22dが設けられているから、このフランジ部 22dの剛性が高く変形しにくい。したがって、このフランジ部 22dと接触リング部分 22aとの間で発生する歪みは、外方部材 1の径方向歪みを転写しかつ拡大したものとなり、上記同様高精度の歪み測定が期待される。この実施形態においても、図 1に示すセンサ信号処理回路により、上記同様に抵抗体 25の出力を処理することができる。

[0086] 上記実施形態は、センサユニット 21が固定側部材である外方部材 1の内周面に設けられているが、センサユニットは外方部材 1の端面に設けてもよい。図 50はセンサユニット 21を外方部材 1のインボード側の端面に設けた例を示し、図 51はセンサュ- ット 21を外方部材 1のアウトボード側の端面に設けた例を示している。

[0087] 図 52ないし図 54は第 15の実施形態を示す。この実施形態も、センサユニット 21を構成するリング部材 22を除いては、第 13または第 14の実施形態を同じ構成であり、共通部分に同一の符号を付してその説明を省略する。

図 54に示すように、この実施形態のリング部材 22の横断面形状は、外方部材 1の内周面に対してそれぞれ接触、非接触となる接触リング部分 22a, 22eおよび非接触リング部分 22fを有する溝形の形状とされて、て、非接触リング部分 22bはその溝形形状の底壁部分、接触リング部分 22a, 22eは上記溝形形状の両側の側壁部分を構成する。両側の接触リング部分 22a, 22eは、非接触リング部分 22はり肉厚が厚くされている。ここで言う肉厚は、非接触リング部分 22fについては半径方向の厚さ、接触リング部分 22a, 22eについては軸方向の厚さのことである。

非接触リング部分 22fにおける外周面、つまりリング部材 22の内底面に、このリング部材 22の軸方向の歪みを測定する歪み検出手段 23aが設けられている。

[0088] この実施形態の場合も、ハブ輪 9に荷重が印加されると、転動体 5を介して外方部材 1が変形し、その変形は外方部材 1の内周に取付けられたリング部材 22に伝わり、リング部材 22が変形する。このリング部材 22の歪みを、抵抗体 25により測定する。この場合、非接触リング部分 22fは、外方部材 1の主に軸方向の変形に従って変形する。一方、接触リング部分 22a、 22eは非接触リング部分 22はり肉厚が厚くされているから、この部分は剛性が高く変形しにくい。従って、非接触リング部分 22fには軸方向の歪みが発生するが、この歪みは外方部材 1の内周の軸方向歪みを転写し且つ拡大したものとなり、これによつて、抵抗体 25による歪みの測定精度が高くなる。この実施形態においても、図 1に示すセンサ信号処理回路により、上記同様に抵抗体 25の出力を処理することができる。

[0089] 上記実施形態は、センサユニット 21が固定側部材である外方部材 1の内周面に設けられているが、センサユニットは外方部材 1の端面に設けてもよい。図 55はセンサユニット 21を外方部材 1のインボード側の端面に設けた例を示し、図 56はセンサュ- ット 21を外方部材 1のアウトボード側の端面に設けた例を示している。 [0090] 図 57ないし図 59は第 16の実施形態を示す。この実施形態も、センサユニット 21を構成するリング部材 22を除いては、第 13ないし第 15の実施形態を同じ構成であり、共通部分に同一の符号を付してその説明を省略する。

この実施形態のリング部材 22の横断面形状は、図 59に示すように、外方部材 1の内周面に対してそれぞれ接触、非接触となる接触リング部分 22g, 22hおよび非接触リング部分 22iを有し、溝形とされている点では、第 15の実施形態と同様である。しかし、この実施形態のリング部材 22は、両側の接触リング部分 22g, 22hのうち、一方の接触リング部分 22hの肉厚を他方の接触リング部分 22gより厚くすると共に、非接触リング部分 22iの肉厚をこれらよりも更に厚くしている。

上記の肉厚の薄い方の接触リング部分 22gの内面に、つまり接触リング部分 22hに対向する側の面に、このリング部材 22の曲げ方向の歪みを測定する歪検出手段 23 が設けられている。

[0091] この実施形態においても、ハブ輪 9に荷重が印加されると、転動体 5を介して外方部材 1が変形し、その変形は外方部材 1の内周に取付けられたリング部材 22に伝わり、リング部材 22が変形する。この実施形態のセンサユニット 21においては、歪み検出手段 23aが設けられた接触リング部分 22gは、外方部材 1の主に軸方向の変形に従って変形するが、片方の接触リング部分 22hおよび非接触リング部分 22iはその肉厚を厚くしているから、剛性が高く変形しにくぐ薄い方の接触リング部分 22gに曲げ歪が発生する。この歪みは外方部材 1の内周の軸方向歪みを転写しかつ拡大したものとなる。これにより、第 4の実施形態と同様に、高精度の歪測定が期待される。この実施形態においても、図 1に示すセンサ信号処理回路により、上記同様に抵抗体 25の出力を処理することができる。

[0092] 上記実施形態は、センサユニット 21が固定側部材である外方部材 1の内周面に設けられているが、センサユニットは外方部材 1の端面に設けてもよい。図 60はセンサユニット 21を外方部材 1のインボード側の端面に設けた例を示し、図 61はセンサュ- ット 21を外方部材 1のアウトボード側の端面に設けた例を示している。

[0093] 第 13ないし第 16の実施形態では、外方部材 1の変形をリング部材 22の歪みセンサ 23取付け箇所に増幅して伝えるために、リング部材 22を複雑な横断面形状にした 1S 図 70および図 71に示す、この発明の基本構成を前提としない応用例のように、単純な横断面形状のリング部材 22としてもよい。その場合も、外方部材 1の内周面にセンサユニット 21を設ける。この応用例の場合、リング部材 22の横断面形状が長方形とされ、その内周面の複数箇所に歪みセンサ 23が貼り付けられている。この例では、車輪用軸受の上下と左右に対応する 4箇所に設けられてヽる。

[0094] 上記応用例は、センサユニット 21が固定側部材である外方部材 1の内周面に設けられている力この応用例によるセンサユニットは外方部材 1の端面に設けてもよい。図 72はセンサユニット 21を外方部材 1のインボード側の端面に設けた例を示し、図 7 3はセンサユニット 21を外方部材 1のアウトボード側の端面に設けた例を示している。

[0095] 図 74ないし図 76は、この発明の基本構成を前提としないさらに別の応用例を示す。この実施形態は、第 13ないし第 16の実施形態と異なり、センサユニット 21のセンサ取付部材 22が、外方部材 1の円周方向の一部に取付けられている。それ以外は第 1 3ないし第 16の実施形態と同じ構成であり、共通部分に同一の符号を付してその説明を省略する。

図 76に示すように、前記センサ取付部材 28は、外方部材 1の内周面に沿う周方向に細長い略円弧状とされ、その両端部に円弧の外周側に張り出した接触固定部 28a , 28bが形成され、また中央部には円弧の外周側に開口する切欠部 28cが形成されている。そして、切欠部 28cの背面に位置する円弧の内周側の面に歪み検出手段 2 3が設けられている。この歪み検出手段 23も、センサ取付部材 28の表面に絶縁膜 2 4を施し、この絶縁膜上 24に歪み検出用の抵抗体 25を表面処理によって形成したものであり、絶縁膜 24および抵抗体 25の表面とその周辺を覆うように、保護膜 26が形成される。センサ取付部材 28の断面形状は、例えば矩形状とされる力この他に各種の形状とすることができる。

[0096] このセンサユニット 21は、センサ取付部材 28の長手方向が外方部材 1の周方向を向くように、センサ取付部材 28の接触固定部 28a, 28bによって外方部材 1の内周に固定される。これら接触固定部 28a, 28bの外方部材 1への固定は、ボルトによる固定ゃ、接着剤による接着等で行われる。センサ取付部材 22の接触固定部 28a, 28b 以外の箇所では、外方部材 1の内周面との間に隙間を生じている。接触固定部 28a , 28bのいずれか一方である第 1の接触固定部 28aは、外方部材 1に作用する荷重により外方部材 1がラジアル方向に最も大きく変形する周方向箇所で外方部材 1に固定される。第 2の接触固定部 28bは、前記固定箇所よりもラジアル方向の変形が少ない箇所で固定される。

[0097] この応用例の場合、ハブ輪 9に荷重が印加されると、転動体 5を介して外方部材 1 が変形し、その変形は外方部材 1の内周に取付けられたセンサ取付部材 28に伝わり、センサ取付部材 28が変形する。このセンサ取付部材 28の歪みを、抵抗体 25により測定する。この際、センサ取付部材 28は外方部材 1におけるセンサ取付部材 28の固定箇所のラジアル方向の変形に従って変形する力外方部材 1と比べてセンサ取付部材 28は円弧状であり、かつ切欠部 28cが設けられてこの切欠部 28cの箇所で剛性が低下しているので、外方部材 1の歪みよりも大きな歪みがセンサ取付部材 28の抵抗体取付箇所に現れる。このため、外方部材 1のわずかな歪みも抵抗体 25で正確に検出することができる。

この応用例においても、図 1に示すセンサ信号処理回路により、上記同様に抵抗体 25の出力を処理することができる。

[0098] 上記応用例は、センサユニット 21が固定側部材である外方部材 1の内周面に設けられている力センサユニットは外方部材 1の端面に設けてもよい。図 77はセンサュニット 21を外方部材 1のインボード側の端面に設けた例を示し、図 78はセンサュ-ット 21を外方部材 1のアウトボード側の端面に設けた例を示している。

[0099] また、上記各実施形態は、外方部材が固定側部材である場合につき説明したが、この発明は、内方部材が固定側部材である車輪用軸受にも適用することができ、その場合、センサユニット 21は内方部材の周面または端面に設ける。

また、上記各実施形態では第 3世代型の車輪用軸受に適用した場合につき説明したが、この発明は、軸受部分とハブとが互いに独立した部品となる第 1または第 2世代型の車輪用軸受や、内方部材の一部が等速ジョイントの外輪で構成される第 4世代型の車輪用軸受も適用することができる。また、この車輪用軸受は、従動輪用の車輪用軸受にも適用でき、さらに各世代形式のテーパころタイプの車輪用軸受にも適用することができる。 [0100] 以上説明したこの発明の基本構成となる車輪用軸受装置は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、両転走面間に介在した複列の転動体と、前記外方部材と内方部材間の端部を密封する密封手段とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、リング部材を、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の周面または端面に取付け、このリング部材は、中間部に固定側部材に接触しない第

1の非接触リング部分を有し、一側方に固定側部材に接触する第 1の接触リング部分を有し、他側方に次の (A)および (B)のいずれか一方を有し、（A)前記第 1の非接触リング部分よりも肉厚が厚い第 2の非接触リング部分；（B)固定側部材に接触する第 2の接触リング部分;前記 (A)の場合は、前記第 1の非接触リング部分にリング部材の歪みを測定するセンサを設け、前記 (B)の場合は、肉厚が最も薄く設定された第 1の非接触リング部分または第 1の接触リング部分にリング部分の歪みを測定するセンサを設ける。

[0101] 上記基本構成を前提としない応用例の態様として、次のものがある。

〔態様 1〕

この発明の応用例の態様 1に係るセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、両転走面間に介在した複列の転動体と、前記外方部材と内方部材間の端部を密封する密封手段とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、リング部材を、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の周面に取付け、このリング部材の歪みを測定する複数の歪みセンサをこのリング部材に取付け、このリング部材に前記密封手段を設けたことを特徴とする。例えば、外方部材が固定側部材、内方部材が回転側部材の場合、外方部材に前記リング部材を取付ける。

[0102] 車両走行に伴い回転側部材に荷重が加わると、転動体を介して固定側部材が変形し、その変形はリング部材に歪みをもたらす。リング部材に設けられた歪みセンサは、リング部材の歪みを検出する。歪みと荷重の関係を予め実験やシミュレーションで求めておけば、歪みセンサの出力から車輪に力かる荷重等を検出することができる。すなわち、前記歪みセンサの出力によって、車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力、または車輪用軸受の予圧量を推定することができる。また、この検出した荷重等を自動車の車両制御に使用することが出来る。

このセンサ付車輪用軸受は、固定側部材の周面に取付けられるリング部材に歪みセンサを取付けるので、車両にコンパクトに荷重センサを設置できる。リング部材は、固定側部材に取付けられる簡易な部品であるため、これに歪みセンサを取付けることで、量産性に優れたものとでき、コスト低下が図れる。

さらに、このリング部材に密封手段を設けているから、密封手段の芯金をリング部材が兼ね、そのためセンサ付車輪用軸受を軸方向にコンパクトにでき、かつ安価にシール機能を持たせることができて、より一層の低コストィ匕が図れる。

[0103] 〔態様 2〕

図 62ないし図 65に示す、この発明における応用例の態様 2に係るセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、両転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、リング部材を、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の端面に取付け、このリング部材の歪みを検出する複数の歪みセンサを前記リング部材に取付けたことを特徴としている

[0104] 態様 2において、車両走行に伴い回転側部材に荷重が加わると、転動体を介して固定側部材が変形し、その変形はリング部材またはセンサ取付部材に歪みをもたらす。リング部材またはセンサ取付部材に設けられた歪みセンサは、リング部材またはセンサ取付部材の歪みを検出する。歪みと荷重の関係を予め実験ゃシミュレーションで求めておけば、歪みセンサの出力から車輪に力かる荷重等を検出することができる。すなわち、前記歪みセンサの出力によって、車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力、または車輪用軸受の予圧量を推定することができる。また、この検出した荷重等を自動車の車両制御に使用することが出来る。

このセンサ付車輪用軸受は、固定側部材に取付けられるリング部材またはセンサ取付部材に歪みセンサを取付けるので、車両にコンパクトに荷重センサを設置できる。リング部材およびセンサ取付部材は、ずれも、固定側部材に取付けられる簡易な部品であるため、これに歪みセンサを取付けることで、量産性に優れたものとでき、コスト低下が図れる。

[0105] さらに、態様 2において、リング部材またはセンサ取付部材を、固定側部材の端面に取付けた。固定側部材の端面は、固定側部材の他の部分よりも薄肉で剛性が低いため、変形が大きく現れる。このため、固定部材の変形カ^ング部材またはセンサ取付部材に伝えられ、それを歪みセンサで測定することにより、固定側部材の歪みを感度良く検出することができる。

[0106] 〔態様 3〕

図 66ないし図 69に示す、この発明における応用例の態様 3に係る発明のセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、両転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の端面に取付け、前記センサ取付部材は、前記固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを配置したものであることを特徴とする。

[0107] 態様 3においては、センサ取付部材が、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有するものとされ、この切欠部に歪みセンサが配置されているので、センサ取付部材の歪みセンサの配置箇所が、その剛性の低下により、固定側部材よりも大きな歪みを生じ、固定側部材の歪みを感度良く検出することができる。

[0108] [態様 4] 図 70ないし図 73に示す、この発明における応用例の態様 4に係る発明のセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、両転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、リング状のセンサ取付部材を、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の周面または端面に取付け、このセンサ取付部材の表面に絶縁膜を施し、この絶縁膜上に、前記センサ取付部材の歪みを測定する抵抗体を表面処理により形成したことを特徴としている。

[0109] このセンサ付車輪用軸受は、固定側部材に取付けられるセンサ取付部材に歪み検出用の抵抗体を取付けるので、車両にコンパクトに荷重センサを設置できる。センサ取付部材は固定側部材に取付けられる簡易な部品であるため、これに抵抗体を取付けることで、量産性に優れたものとでき、コスト低下が図れる。

[0110] また、このセンサ付車輪用軸受は、歪み検出手段として完成品の歪みセンサを用いずに、センサ取付部材の表面に施こされた絶縁膜上に歪み検出用の抵抗体を設け、これを歪み検出手段とするので、センサユニットを安価に製作することができる。抵抗体の表面およびその周囲を被膜で被覆すれば、抵抗体がセンサ取付部材に堅固に固定されるので、抵抗体が脱落したり位置がずれたりすることがなぐ検出機能維持の信頼性が高い。

[0111] 〔態様 5〕

図 74ないし図 78に示す、この発明における応用例の態様 5に係るセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、両転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、センサ取付部材を、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の周面または端面に取付け、前記センサ取付部材は、前記固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部の表面に絶縁膜を施し、この絶縁膜上に、前記センサ取付部材の歪みを測定する抵抗体を表面処理により形成したことを特徴とする。 [0112] 態様 5においては、センサ取付部材が、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有するものとされ、この切欠部に歪み検出用抵抗体が配置されているので、センサ取付部材の抵抗体の配置箇所が、その剛性の低下により、固定側部材よりも大きな歪みを生じ、固定側部材の歪みを感度良く検出することができる。

[0113] また、態様 4または態様 5において、前記センサ取付部材を絶縁性材料で形成することができる。絶縁性材料としては、例えば珪素鋼板が好適である。

センサ取付部材を絶縁性材料で形成すれば、絶縁膜が不要になるので、センサュニットの構成が簡略化され、その製作が容易になる。

Claims

請求の範囲

[1] 複列の転走面が内周に形成された外方部材と、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、両転走面間に介在した複列の転動体と、前記外方部材と内方部材間の端部を密封する密封手段とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、

リング部材を、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の周面または端面に取付け、このリング部材は、中間部に固定側部材に接触しない第 1の非接触リング部分を有し、一側方に固定側部材に接触する第 1の接触リング部分を有し、他側方に次の (A)および (B)の、ずれか一方を有し、

(A)前記第 1の非接触リング部分よりも肉厚が厚い第 2の非接触リング部分；

(B)固定側部材に接触する第 2の接触リング部分；

前記 (A)の場合は、前記第 1の非接触リング部分にリング部材の歪みを測定するセンサを設け、前記 (B)の場合は、肉厚が最も薄く設定された第 1の非接触リング部分または第 1の接触リング部分にリング部材の歪みを測定するセンサを設けたセンサ付車輪用軸受。

[2] 請求項 1において、前記第 1の非接触リング部分に設けられたリング部分の歪みを測定するセンサ力前記リング部材の軸方向の歪みを測定するセンサであるセンサ付車輪用軸受。

[3] 請求項 1において、前記第 2の非接触リング部分は前記第 1の接触リング部分と反対の径方向に突出するフランジ部力なるセンサ付車輪用軸受。

[4] 請求項 1にお、て、前記第 1の接触リング部分に設けられたリング部分の歪みを測定するセンサが、曲げ歪みを測定するセンサであるセンサ付車輪用軸受。

[5] 請求項 1にお、て、前記固定側部材が外方部材であるセンサ付車輪用軸受。

[6] 請求項 1にお、て、前記リング部材は、前記固定側部材への圧入時に塑性変形しな!、ものであるセンサ付車輪用軸受。

[7] 請求項 6において、車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力の予想される最大値において、前記リング部材は塑性変形せず、または前記固定側部材との間にすき間ができないものであるセンサ付車輪用軸受。

[8] 請求項 1にお、て、前記リング部材はプレスカ卩ェ品であるセンサ付車輪用軸受。

[9] 請求項 1にお!、て、前記リング部材に前記密封手段を設けたセンサ付車輪用軸受

[10] 請求項 3において、前記リング部材は前記固定側部材の端面に取り付けられており、前記歪みを測定するセンサが、前記リング部材の軸方向の歪みを測定する歪みセンサであるセンサ付車輪用軸受。

[11] 請求項 1において、前記リング部材は前記固定側部材の端面に取り付けられており、前記歪みを測定するセンサが、前記 (A)の場合における前記第 1の非接触リング部分に取り付けられ、このセンサが前記リング部材の軸方向の歪みを測定する歪みセンサであるセンサ付車輪用軸受。

[12] 請求項 1にお、て、前記リング部材は前記固定側部材の端面に取り付けられており、前記歪みを測定するセンサが、前記 (B)の場合における前記第 1の非接触リング部分に取り付けられ、このセンサが前記リング部材の曲げ歪みを測定する歪みセンサであるセンサ付車輪用軸受。

[13] 請求項 1にお、て、前記リング部材は前記固定側部材の端面に取り付けられており、前記歪みを測定するセンサが、前記 (B)の場合における前記第 1の接触リング部分に取り付けられ、このセンサが前記リング部材の軸方向の歪みを測定する歪みセンサであるセンサ付車輪用軸受。

[14] 請求項 1において、前記センサは、前記リング部材の表面に絶縁膜を施し、この絶縁膜上に、前記リング部材の歪みを測定する抵抗体を表面処理により形成したものである、センサ付車輪用軸受。

[15] 請求項 1にお、て、前記歪みを測定するセンサが、前記 (A)の場合における前記第 1の非接触リング部分の表面に絶縁膜を施し、この絶縁膜上に、前記リング部材の歪みを測定する抵抗体を表面処理により形成したものであり、このセンサが前記リング部材の軸方向の歪みを測定する歪みセンサであるセンサ付車輪用軸受。

[16] 請求項 3において、前記歪みを測定するセンサが、前記第 1の非接触リング部分の表面に絶縁膜を施し、この絶縁膜上に、前記リング部材の歪みを測定する抵抗体を表面処理により形成したものであり、このセンサが前記リング部材の軸方向の歪みを測定する歪みセンサであるセンサ付車輪用軸受。

[17] 請求項 1において、前記歪みを測定するセンサが、前記 (B)の場合における前記第 1の非接触リング部分の表面に絶縁膜を施し、この絶縁膜上に、前記リング部材の歪みを測定する抵抗体を表面処理により形成したものであり、このセンサが前記リング部材の軸方向の歪みを測定する歪みセンサであるセンサ付車輪用軸受。

[18] 請求項 1にお、て、前記歪みを測定するセンサが、前記 (B)の場合における前記第 1の接触リング部分の表面に絶縁膜を施し、この絶縁膜上に、前記リング部材の歪みを測定する抵抗体を表面処理により形成したものであり、このセンサが前記リング部材の曲げ歪みを測定する歪みセンサであるセンサ付車輪用軸受。